免水冲无排放生态厕所

摘要

本发明涉及全新结构的免水冲无排放生态厕所技术领域，尤其是一种免水冲无排放生态厕所。它包括降解粪便的生化反应器，所述生化反应器的外壳为两平行并列的圆筒，两端由腰形盒体联通，组成一个环状封闭容器，所述圆筒内分别设有螺旋输送搅拌装置，所述圆筒的一端设有电机及变速传动装置，另一端设有门闸，所述生化反应器的上方设有坐便器或者蹲便器，其中一个圆筒上方的开口洞与坐便器或者蹲便器的下排口联通，另一个圆筒侧上方的孔洞联接管筒和抽排风扇，所述圆筒内填充有生物基料。本发明结构简单、紧凑，连接可靠，容积率大，体积小，重量轻，密封性能比较好，保温性能好，节省能源，可以保证无障碍入厕，易于使用推广。

权利要求

1.一种免水冲无排放生态厕所，其特征是，它包括降解粪便的生化反应器，所述生化反应器的外壳（1）为两平行并列的圆筒，两端由腰形盒体（2）联通，组成一个环状封闭容器，所述圆筒内分别设有螺旋输送搅拌装置（3），所述圆筒的一端设有电机及变速传动装置（4），另一端设有门闸（9），所述生化反应器的上方设有坐便器或者蹲便器，其中一个圆筒上方的开口洞（6）与坐便器或者蹲便器的下排口联通，另一个圆筒侧上方的孔洞（7）联接管筒和抽排风扇（8），所述圆筒内填充有生物基料（5）。

2.根据权利要求1所述的免水冲无排放生态厕所，其特征是，所述两个圆筒的长度均为750mm～1000mm，圆筒直径为300mm～350mm，有效装填容积大于70升。

3.根据权利要求2所述的免水冲无排放生态厕所，其特征是，所述两个圆筒的有效装填容积为120～150升。

4.根据权利要求1或2或3所述的免水冲无排放生态厕所，其特征是，所述两个圆筒的壳外包裹电加热层和保温层。

5.根据权利要求1所述的免水冲无排放生态厕所，其特征是，设于两圆筒内的螺旋输送搅拌装置（3）的叶片旋转方向彼此相反。

6.根据权利要求1所述的免水冲无排放生态厕所，其特征是，所述门闸（9）上设有温度传感器（10）。

7.根据权利要求1或6所述的免水冲无排放生态厕所，其特征是，所述门闸（9）为圆型或者方型。

8.根据权利要求1所述的免水冲无排放生态厕所，其特征是，所述开口洞（6）和孔洞（7）均位于圆筒轴向中央。

说明书

免水冲无排放生态厕所

技术领域

[0001] 本发明涉及全新结构的免水冲无排放生态厕所技术领域，尤其是一种免水冲无排放生态厕所。

背景技术

[0002] 现时代居住环境的改善使厕所的面貌发生了翻天覆地的变化，厕所的名字也鲜有人提及了，代替它的称谓是：卫生间、盥洗室等，但这些成果，都是建立在上下水设施完善的地方才能得以实现的。那么在无水、缺水、水贵如油的地方人们该怎样解决如厕的问题呢?另外：即便是在繁华的城市，也常会有临时性的集会，短期的工程建设，即发的偶然事件等情况，为此解决厕所问题也是颇令人头痛的，因为完成上下水设施决不像拉一根电线那么方便，为临时问题而大兴土木，经济上不合算、时间上来不及。近年来，出现了一种可以搬运的、免水冲无排放生态厕所，巧妙的解决了这一问题。

[0003] 所谓免水冲无排放生态厕所，就是利用某些微生物对粪便有很强的生物降解功能，能在很短的时间内将相当量的类便分解干净，变成气体，残留物极少。为了有利于这些微生物的大量繁殖和强化其降解粪便的活性，厕所要提供其适宜的温度、湿度和足够的氧气，所以说免水冲无排放生态厕所就是一台益菌温床，一台生化反应器，更具体的说是一台采用固态发酵法的生化反应装置，这样的厕所将粪便掺入大量富含降解菌的蓬松的生物基料中，同时将这些掺合物加热、通风，在维持合适的温度、湿度和富氧环境下，不断的搅拌，以提高厕所装置分解粪便的效率。

[0004] 近年来，有关此类免水冲无排放生态厕所的研究报道很多，专利也不少，其中发明专利就有：CN1389308A、CN1647735A、CN1453077A、CN1714727A、CN1498868A、CN101658398A、CN102167447A。设计生化反应器是个关键问题，即往的诸项专利采用的生态厕所内胆（生化反应器容器）均为轴向视图为U形，俯视为矩形的容器，即下部是个半圆桶，上部是个方箱子的组合体，以半圆圆心为搅拌轴心，搅拌桨叶有：耙型、盘型、带型、方板型等，作为微生物载体的生物基料装在U型槽内，装料高度埋过底部半圆桶体不多。截面U型的方槽上沿，铺装能承重人体的钢板，其上面，轴向开口镶装蹲便器，蹲便器后面，再开一洞口装筒管和抽排风扇，进风口为蹲便器下排便口；容器底部及两侧包装电加热层和保温层。这种结构型式与传统坑厕的布局构造型式差别不大，坑厕即：下为粪坑、上铺板开口，人蹲其上排便。此类免水冲无排放生态厕所的进步是：加了通风、搅拌、加热装置，结构材料换成了金属，其最大最本质的创新是在容器内投加掺入了大量的富含降解菌的蓬松的生物基料。

[0005] 上述专利所采用的U型槽底部为半圆孤型，是不能直接安放在平地上的，必须用钢架支撑，钢架外再包装饰板。而为保证人下蹲所需的功能空间尺寸，支撑的人的钢架与上铺平板尺寸也不能太小了，故这类装置的重量较大且沉。因U型槽高度往往在1米左右，入厕的人必须登上才行，所以这些厕所必须在门口配置梯子、台阶、踏槽踏板等，不能作到无障碍进入，摆放在公共场却不能方便老弱病残，遗憾。

[0006] 这样的上方下圆的U型槽虽容积大，但其搅拌轴装在槽下部，搅拌型式为上下翻动，装生物质基料量就不能大，只能埋过下部半圆体不高处，有效容积率≤60 %，U型槽的加热面积虽大，但仅底部、下部有效，上部两侧只能加热容器顶部空气，而上部进风口与出风口都开在上平板面上，相距很近，抽入的空气很多走了捷径直接排出，不能有效的分配在生物基料中，起不到对微生物供氧的作用，这就不得不加大抽风量，而不断进出的空气会大量带走容器上部的热量，加热效率很低，故使用这种类型的生态厕所往往是：省水、费电，运行费用高。

[0007] 发明专利：CN101658398 A下了些功夫对此类厕所进行了改进，但实质上仅是将板式房换成帐篷式，登厕的阶梯改换成了吊板踏槽，对关键的生化反应器则无本质改进，只是在尚可免强适于人体下蹲所需的功能空间的条件下，尽可能缩小其尺寸，就这样牺牲了入厕的便利舒适度，降低了厕所的功能效率（投装生物质基料量减少），也没减去多少重量和尺寸。该型厕所系为部队野营拉练而备，供年青健康的战士使用之还可，对伤病员来说：也只能对其望洋兴叹了。

[0008] 创新设计，从根本上摒除此类免水冲无排放生态厕所的弊病，发扬其优势，很有必要。

发明内容

[0009] 为了克服现有的免水冲无排放生态厕所有效容积率小、体积大、重量比较重、保温性能差以及入厕有障碍的不足，本发明提供了一种免水冲无排放生态厕所。

[0010] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种免水冲无排放生态厕所，它的主体是降解粪便的生化反应器，所述生化反应器的外壳为两平行并列的圆筒，两端由腰形盒体联通，组成一个环状封闭容器，所述圆筒内分别设有螺旋输送搅拌装置，叶片旋转方向相反，所述圆筒的一端设有电机及变速传动装置，可使两圆筒内置螺旋输送搅拌装置相互按等速、逆向旋转，一反一正，推动内装的含丰富降解细菌的生物基料沿环状运动并上下翻转，得到充分搅拌混合。所述电机及变速传动装置可装在圆筒的任意一端，变速传动装置可采用齿轮、皮带、涡轮、蜗杆等形式，但必须保证两圆筒内的螺旋叶片转速相同，转动方向相反，且转动方向与螺旋叶片倾斜前推物料的方向一致。在生化反应器未装电机的一端设有能方便开启的门闸，供装卸生物基料用，在不会影响螺旋奖旋转运动的门闸中央处开一小洞供装插温度转感器，所述生化反应器的上方设有坐便器或者蹲便器，其中一个圆筒上方的开口洞与坐便器或者蹲便器的下排口联通，粪便落入圆筒内，即被循环运动的生物基料裹挟带走，在不断的轴向、径向运动中得到充分的搅拌混合。另一个圆筒侧上方的孔洞联接管筒和抽排风扇，维持系统内空气充分流通，有利于排湿和为降解细菌供氧。所述圆筒内填充着生物基料。所述生物基料由一种或多种木质纤维素含量高的、亲水、持水性好的天然物质组成，如：小木块、木屑、刨花、蔗楂、棉籽壳、碎禾秸杆、玉米芯等，其上接种、培养繁殖了大量活性强的好氧降解菌，分解粪便的能力特强。

[0011] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述两个圆筒的长度均要大于一个成年人蹲、坐时的最大宽度，最适宜为750mm～1000mm，圆筒直径要小于一般坐便器的高度，最适宜为300mm～350mm，总有效装填容积要大于70升。优选地，所述两个圆筒的总有效装填容积为:120～150升。

[0012] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述两个圆筒的壳外包裹电加热层和保温层。

[0013] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述螺旋输送搅拌装置的叶片旋转方向相反。螺旋叶片可以有中心轴，也可以无中心轴，螺旋叶片可以有洞、外沿有缺、局部反向等构造，以利于筒内的生物基料和粪便在沿环状运动并上下翻转时还有部分前后翻滚，强化搅拌效果。

[0014] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述门闸上设有温度传感器。所述门闸为圆型或者方型，开启方式可用法兰、手动快开件等形式，以简单、方便、可靠、实用为宜，例如法兰加盲板。门闸上开设一小孔供插装温度传感器，通过自控仪表控制反应器内适宜的温、湿度，促使分散在生物基料中的粪便快速被细菌生物降解。

[0015] 根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述连接便器排便下口的开口洞和对应的连接抽排风机的孔洞，均分别位于两圆筒轴向中央。坐便器或蹲便器置于生化反应器圆筒上方，其下排口可与在任一圆筒上方的开口洞联通，此口也为空气进口;而在另一圆筒对应位置的侧上方开一孔洞，作为空气出口，接装管筒和抽排风扇，以维持生化反应器内氧气的充足，并调节器内的温、湿度，使其内装的生物基料的降解细菌繁殖力、活力强盛，加快粪便的分解速度。空气进口与出口最适宜都开在圆筒轴向中央，两洞相距最远，这样进气会向洞口左右两侧沿筒管向抽排气口流动，通过筒管与螺旋浆叶以及翻滚运动着的生物基料的间隙才能到达出口，整个环型容器都有空气流过，分布均匀。

[0016] 本发明的有益效果是，这种免水冲无排放生态厕所摒弃了即往免水冲无排放生态厕所所采用的U型槽容器生化反应器，采用并列双筒环形容器的生化反应器。这种装置的安装方式与过去一切类型的生态厕所都不同。其在厕内要横向安装（筒轴线垂直于人两侧墙壁），人不必蹲骑其上排便，故可安装坐便器。人的排便行为所需的空间尺度也不受设备尺寸的制约，可实现使用人无障碍入厕，方便的为老、弱、病、残者使用。也可为健康人装蹲式便器，台阶很低，人平步入厕后抬步即可登上蹲便位置。本发明的生化反应器采用螺旋输送搅拌装置，这种装置具备在筒管内输送、搅拌混合物料的双重功能，而且可以改变输送的方向，是技术成熟的机械结构。可以完美的完成生物质基料与粪便的环形传送并同时得到充分的搅拌、混合、分散，使粪便与生物基料得到最充分的掺合且没有死角，降解粪便效率高。

[0017] 本发明的装置：容器有效容积率高，结构合理，选较薄的材料就可负荷较大压力，总体重量轻，体积小，密封性好、易加热、易保温，省电节能。

[0018] 还应特别指出的是：构造本发明主体生化反应器的主要部件，如:容器的圆筒、内置的螺旋输送搅拌浆叶，都有系列的标准商品可供选购，可放便的进行制造组装，易于批量生产，生产成本低。

[0019] 这种免水冲无排放生态厕所符合现代环保的理念易于使用推广。

附图说明

[0020] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0021] 图1是本发明的轴测图；

[0022] 图2是本发明一个实施例坐便式的纵剖图；

[0023] 图3是本发明一个实施例坐便式的横剖图；

[0024] 图4是本发明另一个实施例蹲便式的纵剖图；

[0025] 图5是本发明另一个实施例蹲便式的横剖图。

[0026] 图中1.外壳，2.腰形盒体，3、螺旋输送搅拌装置，4、电机及变速传动装置，5、生物基料，6、连接便器的开口洞，7、连接抽排风扇的孔洞，8、抽排风扇，9、门闸，10、温度传感器。

具体实施方式

[0027] 如图1是本发明的轴测图，一种免水冲无排放生态厕所，包括降解粪便的生化反应器，所述生化反应器的外壳1为两平行并列的圆筒，两端由腰形盒体2联通，组成一个环状封闭容器，所述圆筒内分别设有螺旋输送搅拌装置3，所述圆筒的一端设有电机及变速传动装置4，另一端设有门闸9，所述生化反应器的上方设有坐便器或者蹲便器，其中一个圆筒上方的开口洞6与坐便器或者蹲便器的下排口联通，另一个圆筒侧上方的孔洞7联接管筒和抽排风扇8，所述圆筒内填充有生物基料5。

[0028] 所述两个圆筒的长度均为750mm～1000mm，圆筒直径为300mm～350mm，填充生物基料有效容积大于70升。优选地，所述两个圆筒填充生物基料有效容积为120～150升。所述两个圆筒的壳外包裹电加热层和保温层。

[0029] 所述两个螺旋输送搅拌装置3的叶片旋转方向相反。

[0030] 所述门闸9上设有温度传感器10。所述门闸9为圆型或者方型。所述开口洞6连接便器、孔洞7接抽排风扇，两孔口分别位于两圆筒轴向中央。

[0031] 图2和图3是本发明坐便式的示意图；所述生化反应器，空气流通比较好，容积率比较大，重量比较轻，体积比较小，而且可以保证无障碍入厕，它的上方设有坐便器。

[0032] 图4和图5是本发明蹲便式的示意图；所述生化反应器的上方设有蹲便器，使用比较方便。

[0033] 本发明摒弃了以往一切免水冲无排放生态厕所的雷同模式，除了保留使用微生物降解粪便的方式外。对其传统的布局、结构、形状、安装、运行方式诸元素进行了彻底的创新。

[0034] 为了解决前述的此类免水冲无排放生态厕所存在的：体积大、质量重、耗电高、不能无障碍使用(有台阶)等痼疾，本发明提供了一种并列双筒组成的环形容器生化反应器，其结构紧凑、易密封、外形简洁。

[0035] 众所周知：筒形结构的力学性能好，较薄的壁厚就可承受大的内、外压力，并列的双筒可以放便的摆放在地面上，不需要再附加沉重的钢制框架支撑和扶持，也勿需铺装能承重人体的大尺寸厚钢板，即便是对其进行方箱式包装，也仅需采用簿材，仅考虑满足结构要求、不考虑外加荷重，因此本发明提出的生化反应器容器与以往的U型槽容器相比，重量、体积、外形尺寸都减少很多。

[0036] 本发明的生化反应器，平放高度与圆筒直径大致相同，一般小于380mm，低于坐便器高度，其在厕所内的位置、安装方式与过去一切类型的生态厕所都不同。其在厕内要横向安装，圆筒轴线垂直于人两侧墙壁，人不必蹲在其上排便，故可安装坐便器。人的排便行为所需的空间尺度也不受设备尺寸的制约，可实现使用人无障碍入厕，方便的为老、弱、病、残者使用。当然，也可为健康人装蹲式便器，人平步入厕后抬步即可登上蹲便位置。

[0037] 本发明的生化反应器采用螺旋输送搅拌装置，这种装置具备在筒管内输送、搅拌混合物料的双重功能，而且可以改变输送的方向，是技术成熟的机械结构。并列双筒环形生化反应器内置的两个螺旋输送搅拌装置，运转方式为：同速、反向，可以完美的完成生物质基料与粪便的环形传送并同时得到充分的搅拌、混合、分散。

[0038] 螺旋桨叶有多种型式，功能有别。本发明选用输送与搅拌混合功能兼具的类型，此类型有：螺旋带中间有开孔的、螺带边沿有矩形缺口的、螺间装反向叶片的等等，这些种类的螺旋桨叶在圆筒内旋转时，都可以在完成物料的轴向推进、径向上下翻滚的同时，还伴同有沿轴向大运动的局部前后翻滚，使粪便与生物基料得到最充分的掺合且没有死角，远优于U型槽内诸型搅拌的混合效果。

[0039] 本发明采用的筒型螺旋输送搅拌装置可以在装填较多物料的情况下正常运转，所以此生化反应器有效容积率高，如：一米长、直径Φ350mm的双筒环型生化反应器在充填系数为75%时，即可充堵144升生物质基料，比一般又大又笨的U型槽容器生化反应器的装料量还要大。所似在满足一般使用负荷的情况下，还有进一步减小筒体直径的冗余量。

[0040] 为维持生物质基料中好氧降解菌的生长繁殖，强化其对粪便的分解功能，充分的氧气供给是必要条件之一，本发明提供的双筒环型生化反应器的空气进出口，分别置于两筒的中央，这使两洞口的通道距离达最长，且左、右环道等距。空气被抽入进口后:分左、右方向向出口流动，需曲折的穿行于螺旋搅拌与筒壁以及翻滚运动着的物料间的隙缝，经半个环的距离才能到达排气口，不可能走捷径直排而出。这个过程使得整个环型生化反应器的各个角落的所有生物基料都有充分的机会与空气混拌接触、充分的吸收氧气，提高了空气的有效利用率，这就可以减少向生化反应器的供排气量，减少热量散失，可观的减少用电量。

[0041] 本发明提供的生化反应器采用的双圆筒形结构，很容易对其筒壁施行全表面积包裹电加热层和保温层，加上本发明的反应器筒体内填充率大，搅拌好，物料全方位受热，加热效率自然高，保温也好。而以往的U型槽容器，下部是料区，上部是空置区，搅拌效果较差，空置区两侧的电加热层对加热生物质料作用甚微，总的加热效率低下；另外：其顶部的平铺盖板上要镶装蹲便器，开抽气口，两洞相距很近，板面还要上人，故：上平板没有保温层，即使有保温层也没实际用处，上部连续进出的空气会散发相当的热量，加热和保温效果均差。对比之下，本发明又可节电不少。

[0042] 本发明将电机、减速、传动诸元装置在双筒容器一端，电机置正中轴线，只要两筒的螺旋搅拌轴端的被动轮直径一致，经电机减速传动运转后，自然实现同速、逆向旋转，实现环型双筒内生的生物质基料、粪便的掺合搅拌及不断的环形运动。双筒容器的另一端设置放料闸门和温度传感器插头。双筒环型反应器横装在厕所内，可将两端露出厕所两侧的壁板外，另加保护罩，这非常有利于机械部分和仪表部分的维护和装拆。

[0043] 本发明提供的双筒型生化反应器两端是平板结构，形状为腰形：即以矩行两短边为直径各加上个半圆。两螺旋搅拌的四个轴承分装在四个圆心上，所以这两块腰形平板要有足够的厚度，以保障机械运转正常，而且最少要有一块装电机的那块腰形平板，可以活动装拆开启，以便筒内螺旋搅拌的装拆维护，可开启的平板与双筒体的联接可采用异形或者腰形法兰联接、简单可靠。如果另一端的腰形平板也采用可装拆开启的形式，则其上面原设置的放料闸门可省去，只保留温度传感器插头。

[0044] 本实施例意在更好的说明本发明，并不限制本发明申请的权利。

[0045] 并列双筒环型生化反应器尺寸要素

[0046] 筒长：1000mm；

[0047] 筒直径：Φ325mm (薄壁卷焊管)；

[0048] 双筒轴心距：400mm；

[0049] 两端封堵腰形板厚：10mm (均采用法兰式联接)。

[0050] 填充物料

[0051] 选碎松木、杉木生物基料(商品、已接种优势降解菌株)；

[0052] 装填容积系数：75%；

[0053] 实际装填量：125L。

[0054] 螺旋搅拌

[0055] 选有轴螺旋带输送搅拌器；

[0056] 螺旋带上开Φ70mm孔洞，开孔率30%；

[0057] 轴承为滚柱轴承。

[0058] 加热与保温

[0059] 选可卷折式电加热片；

[0060] 保温采用聚氨酯发泡材料。

[0061] 排风

[0062] 选Φ150mm轴流风扇抽引空气。

[0063] 便器

[0064] 不锈钢直排式坐便器，内涂钠米不粘防污涂料；

[0065] 上平面距地评h430mm。